ArcGIS Online在中学地理项目式学习中的应用探索

一、项目式学习项目式学习（PBL）是围绕一个驱动性问题展开的全新教学模式，学生们自主进行分组、讨论、交流、展示等学习。在知识加速生产的时代，大量知识可以通过网络直接找到答案，教师有责任帮助学生批判性地评估各类信息，开展超越课本知识本身的学习。PBL也是一种有益且有效的教学方法，它能提高学习质量，培养学生创新能力，提高信息技能、职业技能等。地理新课程改革强调学习“生活中的地理”，解决现实复杂情境中的问题，而PBL的基本理念就是解决生活中实际的问题，地理学科综合性强的特点与项目式学习的跨学科特点也十分符合，两者结合能够促进学生地理学科的学习和综合能力的培养。在项目式学习中，一切都围绕着学生展开，所有选择和决定都与学生需求有关，是以学生为中心的学习。中学开展地理项目式学习不仅可以学习地理知识，获得地理分析的技能，还可以激发学生的学习乐趣和老师的教学乐趣。二、ArcGISOnline与地理项目式学习我们正处在一个信息化的时代，信息技术的变革正在影响教育领域。在地理教育领域，2017年版《普通高中地理课程标准》提出要深化信息技术应用，一线教师也越来越多地将地理信息技術融入教学的各个方面，如利用谷歌地球识别地形地貌、利用ArcGIS软件分析地质灾害破坏程度及感受城市化进程等［1］。学习与运用地理信息技术有利于培养学生的地理思维，更好地理解地理知识及解决实际问题，是中学地理课堂的有益补充。国外及中国港澳台地区将地理信息技术融入中学地理教学的理论研究和实践起步早，因此体系较完善。中国大陆地区学者对于地理信息技术应用于中学地理教学的研究较多，但实际应用时存在诸多问题。部分中学开设地理信息技术选修课，课程模式局限于教师介绍概念和原理，对操作进行分步指导，学生根据操作手册逐步操作，但学生很难在没有详细指导的情况下执行相同或类似的问题。整个学习过程中，学生被动地接受知识和技能，真正主动思考的机会较少，没有达到预期培养地理思维和提升综合能力的目标。另外，软件使用成本较高、软件安装及汉化繁琐、数据获取途径有限、数据分析操作复杂等问题成为地理信息技术运用于中学地理课堂的阻碍。ArcGISOnline在保证传统GIS软件制图功能的基础上，又包含丰富的基础数据、简洁的操作界面和便捷的数据分享方式等，使其更适合中学生，是学校加快地理信息系统实施的关键，能够提高学生的空间思维，激发学习兴趣。地理信息系统的主要功能是存储和分析数据，鼓励学生和教师在课堂上以项目的形式处理现实生活中的问题，因此，地理信息系统能够集成到项目式学习中。ArcGISOnline是一套支持地理项目式学习进行的嵌入式技能，学生不再孤立地学习技术，而是根据项目需要进行自主学习和探索。地图是呈现地理信息的重要载体，通过ArcGISOnline制作各类地图，能够更好地展示成果。地理是一门综合性很强的学科，通过ArcGISOnline图层叠加，能够培养学生综合各要素分析地理现象的能力。综上所述，将ArcGISOnline引入地理项目式学习中获得知识的同时，也可以反过来掌握新技术，特别是掌握学习新技术的方法，实现知识与技能的共同提升［2-4］。三、ArcGISOnline在地理项目式学习中的应用实践1.准备阶段地理项目式学习需要借助大量的地图和数据作支撑。教师在项目式学习中的角色是引导者，因此，教师可借助ArcGISOnline创设项目情境，充分展示图文资料，激发学生好奇心，让学生自主发现问题，产生探索的动力。ArcGISOnline中包含了三种资源：底图、街道和地形等在线数据；各个GIS团体、社区共享的专题内容和数据；个人用户发布、托管、上传的地图数据。当学生们在课堂中讨论各类资料时，教师可以帮助学生将这些资源与课本中已有的主题和概念联系起来。例如，加州帕萨迪纳市政府在ArcGISOnline平台公开发布了城市各类交通事故的发生时间、地点、原因及伤亡情况（图1）。这是具体真实的情境，提供了最新实时的数据，拥有清晰简洁的界面。教师在第一课时，可提供给学生该数据资源和故事背景，引导学生回忆课堂学习的内容，学生从已有的知识出发，通过各种途径获取相关信息，思考发现自己想要探究的问题，并在小组内讨论项目主题。2.实施阶段地理项目式学习学生是主体，但部分学生受常规学习方式的约束，不习惯项目式学习，易出现散漫的情况。在实施阶段，教师应充分发挥引导作用，积极调动学生的积极性，引导学生进行选题和解决问题。选题分为两种形式——教师定题或学生自主定题。两种方式都应注意以下两点：①正式开始项目之前，充分挖掘ArcGISOnline已有的基础资源，在其基础上进行数据处理与分析，必要时进行实际数据调查，充分分析可行性。教师可针对学生确定的选题，先行探索，才能在学生讨论时给出恰当的指导，对于不可行的项目可以以问题的形式引导学生自行发现，避免项目开始阶段打击学生探索积极性。②选择的题目要具有一定的难度。一方面，要适合课程总时长；另一方面，要能够通过项目学习地理知识和提升能力。除以上两点外，教师定题时，在学生知识和能力培养的基础上，应充分评估题目的驱动性，即能否让学生产生好奇心，让学生产生认知和探索的需求。学生自主定题时，教师应充分引导，当学生无选题方向时，应引导学生关注日常中的现象，激发学生兴趣点；当学生题目过于简单或困难时，应引导学生小组讨论，修正题目。如通过帕萨迪纳市的交通事故地图，教师可以引导学生思考“这么多交通事故，哪些与我们息息相关？”学生联系生活，发现经常有小学附近发生交通事故的报道，自然产生探究事实情况的兴趣，将项目选题定为“通往学校的安全道路”。解决问题时，先制定项目方案，再以ArcGISOnline平台为基础，根据项目进行中的需求自主探索ArcGISOnline平台，进行数据获取、处理与分析，有任何技术问题，学生需要查找平台提供的指导手册，根据数据分析和图像处理的需求学习技能。在操作环节，学生会遇到很多难题，整个项目重复“遇到问题—寻求解决途径—尝试解决—解决问题”的环节，最终实现目标。考虑到提出问题的开放性，有效的小组合作与管理是项目顺利完成的必要条件。学生需要有效地与他人沟通，考虑小组中其他人的意见，理解其他人的看法观点，积极倾听、讨论和分享想法与经验。教师可以在ArcGISOnline平台建设班级群组，充分利用其开源功能，让各小组将作品进度实时发布在班级群组中，教师掌握學生项目进度，观察问题，做出必要反馈。3.展示阶段地理项目式学习鼓励学生进行多样性的成果展示，但建议学生以ArcGISOnline为基础进行展示。如利用单值专题图展示某城市土地利用类型；利用分段专题图展示某省降雨量分布；利用统计专题图展示中国各地区农业人口比例；利用多张专题图进行对比分析等。对于以地理信息技术为基础的项目式学习，项目分析过程常与地理数据和图像处理过程相一致，学生可以专题图为基础，辅助其他资料，讲述项目的选题、实施过程及结果等，进行成果汇报。展示平台除专题图外，还可通过StoryMap进行项目展示，StoryMap是ArcGISOnline上建立互动式Web地图的应用程式之一，可以将地图、文本、图像等多媒体内容相结合，用地图讲述故事，代替传统的幻灯片放映展示形式，用更具地理特色的方式进行展示（图2）。展示形式除课堂展示外，还可将成果发布在ArcGISOnline平台上，供全球用户观看，由此形成基础信息来源于网络，分析成果又分享到网络的互动形式。学生探索的部分项目成果可以给有关部门或群体提出建议。如“通往学校的安全道路”项目式学习中，分析数据并制图得出通往学校的安全路段和危险路段。对于最危险的学区，将交通事故原因进行归类、实地观察、调研等，向当地政府提出建议，如对高风险学区的车辆限速、增加高风险区域的红绿灯和人行横道数量等。通过这些活动，学生们认识到地理研究对社会的重要性，认识到利用地理信息系统可以解决社会问题。4.评价阶段项目式学习的评价具有主体多元性和方式多维性等特征。评价主体可包括自我评价、小组内部互评、各小组互评、教师评价、家长评价等。评价形式可使用评语、等级赋分、过程记录表、测试卷等。项目进行过程中，教师可以建立项目小组、班级和学校群组，根据各小组提交在群组的项目了解进展，观察并分析存在的问题，实时给予线上和线下反馈，实现过程性评价。项目完成后，除教师评价和学生自评、互评外，还可邀请社会公众进行评价。同时，可分享到互联网平台或发送给项目相关的专家、组织等，获得来自多方的评价。如“通往学校的安全道路”项目式学习中，学生可以收到来自城市居民的评论，不用实地调查，便可以获取最新数据和反馈。5.完善阶段在获得多方评价之后，学生可对项目进行反思和完善。学生的反思水平受环境影响明显，常规教学中学生的反思主要来自自我反思、教师及家长督促。在ArcGISOnline进行地理项目式学习时，学生收到来自多方的实时反馈，教师再加以引导和鼓励，如此以往，可以强化学生的反思意识与反思能力。ArcGISOnline属于线上平台，数据储存于云端，学生对于项目的修改和完善可以随时随地进行，完善后的项目依然可以分享到平台，继续收到来自多方的反馈。学生需要分析多方来源的信息，提取有所帮助的建议，有理有据地回应不认可的评价，实现项目的逐步完善。四、结语项目式学习把“问题”放在了中心位置，强调学生的自主性，尊重学生的探索兴趣，把课堂中的知识看成是底线而不是天花板，鼓励学生成为“终身学习者”，在解决问题的过程中巩固已有知识，学习新的知识与技能。传统地理课堂通常分章节教学，如区位、交通和城市形态等知识分别存在于不同章节，但现实生活不是整齐地划分成离散的章节，而是复杂的有机体。地理学科通过项目式学习能够使学生探索主题之间的相互联系，提出更深的观点，得到更清晰的理解并有效运用知识。本文提出将ArcGISOnline嵌入到PBL框架的课程设计理念，学生可以进